Animation et simulation 3D

Acquis du module

Pouvoir déformer et animer des formes et objets 3D est essentiel pour les applications en synthèse d’images telles que pour les jeux vidéos, les films d’animation, la réalité virtuelle, ou encore la simulation de phénomènes physiques (imagerie médicale, composants mécaniques, etc).
Au cours de ce module, les étudiants seront familiarisés avec les approches classiques permettant de déformer et d’animer des surfaces 3D. En particulier, ils seront capables de programmer des animations par modèles physiques et par approches géométriques.

  • Identifier
    • Les différentes approches de la simulation physique, leur caractéristique ainsi que leur cadre d’application.
    • Les différentes méthodes de déformations géométriques de surfaces, leurs caractéristiques ainsi que leur cadre d’application.
  • Concevoir
    • L’animation d’une scène 3D par approche physique et géométrique.
  • Mettre en oeuvre
    • La programmation sous OpenGL pour réaliser la visualisation d’une scène animée.
    • L’animation d’un personnage articulé.
    • La simulation d’un système physique particulaire tel qu’une simulation de tissu.

Contenu

Simulation par modèle physique

La simulation par modèle physique permet de modéliser des phénomènes complexes que l’on ne peut pas créer de manière géométrique. On pourra par exemple citer les simulations de fluides, les objets déformables (tissus, simulation d’organes, etc), ou encore la physique des solides rigides. Pour cela, différentes méthodes de discrétisations sont possibles: éléments ponctuels, linéaires, par grille, etc. Chaque méthode étant liée à une approche de résolution spécifique (différence finie, méthode des éléments finis, etc). Dans ce module, les différentes approches seront étudiées et comparées, et une mise en pratique sera réalisée sur l’un des cas.

Animation par approche géométrique

Les approches géométriques permettent de déformer des surfaces de manière directes, contrairement aux approches physiques, elles ne nécessitent pas la connaissance de forces, mais simplement de déformations géométriques de la surface. Ces méthodes sont à privilégier pour des animations de personnages virtuels ou des déformations de surfaces guidées par l’utilisateur ne suivant pas nécessairement des lois de la physique. Ce type d’animation permet une grande liberté de choix de déformations et peut se révéler très efficace pour manipuler interactivement des objets déformables. Différentes approches sont possibles (interpolations de formes, déformation de l’espace (Skinning, FFD), déformations basées surfaces, etc) et leurs caractéristiques propres seront étudiées dans ce module. De plus, une ou plusieurs approches seront développées lors des séances pratiques.

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